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大連理工大學(xué)在超大面積二維納米碳材料研究取得進(jìn)展

美國麥克儀器 2016-04-21 | 閱讀：2198

日前,，精細(xì)化工國家重點實驗室邱介山教授領(lǐng)銜的遼寧省“能源材料化工”創(chuàng)新團隊在超大面積二維納米碳材料研究取得重大進(jìn)展,，其成果發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》（ Adv. Funct. Mater.2015, 25, 5420-5427，被選為前內(nèi)封面）,。

以石墨烯為代表的二維功能材料近年來炙手可熱,，這些明星材料在力學(xué)、電學(xué),、熱學(xué)和磁學(xué)等方面顯示出令人驚異的獨特性能,。研究發(fā)展性能可控和成本低廉、能夠充分滿足實用化需求的類石墨烯二維納米碳材料的制備新方法和新技術(shù)，并揭示這些材料在能量存儲與轉(zhuǎn)換,、催化等技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力和構(gòu)效關(guān)系,，是國內(nèi)外關(guān)注的富有挑戰(zhàn)性的一個重要課題。

邱介山教授領(lǐng)銜的遼寧省“能源材料化工”創(chuàng)新團隊提出基于可再生生物質(zhì)分子在二維層狀晶體模板表面的長程有序自組裝策略,，建立了超大面積二維納米碳材料的綠色制備與多尺度宏觀體的構(gòu)筑新方法,。與常規(guī)硬模板內(nèi)部的二維限域孔道相比，生物質(zhì)分子在層狀晶體敞開表面的吸附熱動力學(xué)與長程有序分布更加高效,，碳化后獲得的納米碳薄片面積可達(dá)數(shù)百平方微米以上,，而厚度僅為5-8納米，其aspect ratio（碳片lateral size與厚度之比值）介于6000-10000,，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性與柔韌性,。以生物質(zhì)分子（明膠）為前驅(qū)體，以硼酸為層狀晶體模板,，在納米碳薄片內(nèi)原位摻雜引入硼和氮原子,，一步法實現(xiàn)對納米碳薄片之化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)的精細(xì)調(diào)變。此類超大面積納米碳薄片具有優(yōu)異的柔韌性,，可作為基本結(jié)構(gòu)基元,，基于多尺度自組裝機制而構(gòu)筑二維柔性自支撐薄膜、三維超輕氣凝膠等,。作為超級電容器電極材料,，此類超大面積納米碳薄片及其自組裝構(gòu)筑的二維薄膜宏觀體均表現(xiàn)出高比電容、超長循環(huán)壽命（15000次）及優(yōu)異的高功率輸出能力,；材料制備過程中的層狀晶體模板（硼酸）可通過簡單的溫和綠色化的水洗-蒸發(fā)結(jié)晶工藝循環(huán)利用,。

大連理工大學(xué)能源材料化工遼寧重點實驗室與美國麥克儀器公司共建了聯(lián)合實驗室。聯(lián)合實驗室配備了麥克儀器全功能型多用氣體吸附儀3Flex,、全自動多功能氣體吸附儀ASAP 2020,，全自動化學(xué)吸附儀Chmisorb等多款儀器，為該納米碳材料的表征起到?jīng)Q定性作用,。